Deoxyribonucleic Acid and Bovine Serum Albumin Interaction with the Asymmetric Schiff Base Ligand and Its Molybdenum (VI) Complex: Multi Spectroscopic and Molecular Docking Studies

The interaction of an asymmetric Schiff base ligand derived from allylamine and 2,3-dihydroxybenzaldehyde and its molybdenum (VI) complex with deoxyribonucleic acid (DNA) and bovine serum albumin (BSA) were studied using spectroscopic and molecular docking methods. The spectroscopic results revealed that the DNA and BSA affinity for binding the Mo(VI) complex is greater than its ligand. Furthermore, the molecular docking calculations showed that H-bond, hydrophobic, π-π and π-cation interactions had the dominant roles in the stability of the compound-BSA complexes. The DNA interaction results suggested that the compounds interacted with DNA by the groove binding mechanism.     

三种肉桂酰胺衍生物的制备及其与人血清白蛋白的结合

基于临床上肉桂酰胺类药物的广泛应用及优异性能, 以间羟基肉桂酸为母体, 分别与不同氨基酸反应, 设计合成了3种未见报道的肉桂酰胺类衍生物, 并用MS、IR、¹H NMR、¹³C NMR进行结构表征.采用分子对接技术和荧光光谱法、同步荧光光谱法、紫外-可见光谱法共同研究了3种衍生物分别和人血清白蛋白(HSA)相结合的机理.AutoDock对接显示, 这3种衍生物结合在HSA亚结构域ⅡA(即site Ⅰ)的疏水腔内, 维系衍生物与HSA的主要作用力为氢键和范德华力, 同时还存在着疏水作用.光谱实验结果表明, 在体外生理条件下, 衍生物都与HSA形成复合物, 对HSA内源荧光产生静态猝灭, 且对其构象产生影响.根据不同温度下的热力学函数, 确定主要作用力均是氢键和范德华力.分子对接与实验获得了一致的结果.     

多光谱法与分子对接法研究盐酸四环素与牛血清白蛋白的相互作用

盐酸四环素属于抗生素类, 目前有关盐酸四环素和牛血清白蛋白二级结构的影响及作用机理报道较少。在模拟生理条件下,采用荧光光谱法、三维荧光光谱法、紫外-可见光谱法、圆二色谱法和傅里叶红外光谱法以及分子对接模拟法,研究了盐酸四环素与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。荧光光谱表明,盐酸四环素能有效猝灭BSA的内源荧光,猝灭机制属静态猝灭,通过Stern-Volmer方程计算结合常数Ka为2.813×105 L·mol-1(298 K)。根据Vant’s Hoff方程确定结合过程中的热力学参数ΔS=-151.1 J·mol-1·K-1、ΔH=-76.09 kJ·mol-1_, 两者之间作用为氢键和范德华力。同步荧光光谱、紫外光谱、三维荧光光谱、红外光谱、圆二色谱结果证明盐酸四环素能够改变BSA的二级结构和微环境。根据Föster’s非辐射能量转移理论,盐酸四环素与BSA结合距离为0.49 nm。希尔系数(n_H)值小于1,表明盐酸四环素与BSA结合后存在药物间协同作用。圆二色谱(CD)定量测定了盐酸四环素与BSA作用前后的二级结构含量：α-螺旋含量增加了9.16%(1:1)。分子对接模拟表明盐酸四环素通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力结合在BSA的site Ⅰ(亚域ⅡA)。本研究有助于了解盐酸四环素与BSA的作用机制,也有助于理解盐酸四环素对蛋白质在储运过程中功能的影响。     

MCR-ALS结合分子对接研究隐色孔雀石绿与BSA的作用过程

孔雀石绿(LMG)在治理鱼卵中霉菌和杀灭鱼体寄生虫等方面的效果显著, 广泛应用于水产运输和养殖。孔雀石绿进入动物机体后, 通过生物转化代谢为脂溶性的隐色孔雀石绿(LMG), LMG的毒性超过MG; LMG能快速在组织中蓄积, 具有致癌、致畸、致突变等毒副作用。白蛋白可与多种内源和外源化合物结合, 是血浆中含量最丰富的载体蛋白, 也是药物发挥作用的重要载体和靶标。模拟pH 7.4的生理条件, 通过荧光光谱和圆二色谱法(CD)采集两种不同滴加方式的LMG与牛血清白蛋白(BSA)动态作用过程中的多维数据, 并应用化学计量学多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)对多维波谱数据进行解析和描述, 从重叠严重的光谱数据中同时得到作用体系的定量和定性信息。从解析得到的浓度趋势图中, 说明体系在LMG∶BSA=2∶1时达到动态平衡, 并可确认复合物LMG₂-BSA的生成; 解析得到的与所测量的BSA荧光和CD图符合, 印证由MCR-ALS获得的浓度趋势图的可靠性和正确性; 通常由重叠光谱中无法辨别的LMG₂-BSA复合物荧光光谱和CD谱图也可由数学解析获得, 进一步印证了复合物的存在。原子力显微镜(AFM)测量结果表明BSA与LMG结合后, BSA的形貌发生改变, 表面粗糙度(RMS)由(1.24±0.28) nm增至(13.47±0.53) nm; 同时由CD实验结果可知LMG与BSA作用达到平衡时, α-螺旋结构的含量从46.5%降低到42.3%, 推测是BSA所处微环境和构象发生变化所致。荧光探针实验发现经典site Ⅰ标记物华法林加入后, LMG-BSA的猝灭常数由2.65×106 L·mol-1降低为1.88×106 L·mol-1, 但加入site Ⅱ标记物布洛芬后, LMG-BSA的猝灭常数变化不明显, 由此推断LMG可能结合在蛋白质的亚域ⅡA, 即site Ⅰ位。分子对接证实BSA的Ⅰ位有足够的空间容纳LMG, 且LMG与BSA之间的主要作用是疏水作用力。该研究从分子水平了解LMG与生物大分子的作用机制, 并为LMG的毒副作用研究提供重要的信息。     

多光谱法结合分子对接研究柠檬黄与牛血清白蛋白的相互作用

采用荧光光谱法、同步荧光光谱法、三维荧光光谱法、紫外光谱法以及分子对接法研究了柠檬黄与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.柠檬黄与BSA相互作用的荧光光谱分析表明柠檬黄能有效猝灭BSA的内源荧光,根据Stern-Volmer方程计算得到柠檬黄对BSA的荧光猝灭常数KSV随着温度的升高而逐渐降低,表明柠檬黄对BSA的荧光猝...     

Binding of Puerarin to Human Serum Albumin: A Spectroscopic Analysis and Molecular Docking

Puerarin is a widely used compound in Chinese traditional medicine and exhibits many pharmacological activities. Binding of puerarin to human serum albumin (HSA) was investigated by ultraviolet absorbance, fluorescence, circular dichroism and molecular docking. Puerarin caused a static quenching of intrinsic fluorescence of HSA, the quenching data was analyzed by Stern–Volmer equation. There was one primary puerarin binding site on HSA with a binding constant of 4.12 × 10⁴ M⁻¹ at 298 K. Thermodynamic analysis by Van Hoff equation found enthalpy change () and entropy change () were −28.01 kJ/mol and −5.63 J/mol K respectively, which indicated the hydrogen bond and Van der waas interaction were the predominant forces in the binding process. Competitive experiments showed a displacement of warfarin by puerarin, which revealed that the binding site was located at the drug site I. Puerarin was about 2.22 nm far from the tryptophan according to the observed fluorescence resonance energy transfer between HSA and puerarin. Molecular docking suggested the hydrophobic residues such as tyrosine (Tyr) 150, Tyr 148, Tyr 149 and polar residues such as lysine (Lys) 199, Lys 195, arginine 257 and histidine 242 played an important role in the binding reaction.     

光谱法和分子对接研究红斑红曲胺与牛血清白蛋白相互作用

近年来,随着对红曲色素的深入研究,其越来越多的功能活性被发现,但其某些致毒作用也使红曲色素的安全性受到了质疑。因此,阐明红曲色素在人体中与大分子的相互作用对深入研究其转运代谢及毒副作用具有重要作用。光谱法是研究溶液中小分子与蛋白质相互作用的一种有效方法,其具有灵敏度高、选择性强、用样量少、方法简单等优点,在研究中得到越来越广泛的应用。为探究红曲色素在体内的转运机制和血液中与转运蛋白的相互作用,本研究首次用红斑红曲胺(Rubropunctamine,Rub）作为红曲色素的典型代表与牛血清白蛋白（bovine serum albumin, BSA）相互作用。利用内源荧光光谱、同步荧光光谱探究不同浓度的Rub对BSA的荧光猝灭作用,采用Stern-Volmer方程、Lineweaver-Burk函数和Van’t-Hoff方程对不同温度下BSA与Rub作用后在λ_EX/λ_EM(280.0 nm/340.0 nm)（λ_EX/λ_EM表示荧光的激发波长和发射波长）的内源荧光强度值确定二者作用类型、结合位点数及相互作用机理,进一步利用圆二色谱定量测定了Rub的结合对BSA二级结构影响,最后运用软件Discovery Studio2.5对Rub与BSA的相互结合进行分子对接模拟。结果显示：(1) Rub对BSA具有较强的内源荧光猝灭效果,在λ_EX/λ_EM(280.0 nm/340.0 nm)的荧光强度下降306.1,发射波长由338.6 nm蓝移到331.8 nm,同步荧光显示荧光猝灭主要发生在色氨酸残基上。(2)Stern-Volmer方程计算得到动态猝灭速率常数K_q为2.335×1012 L·(mol·s)-1,远大于此类型允许的最大扩散碰撞常数2.0×1010 L·(mol·s)-1,判定该猝灭是单纯的静态猝灭过程。利用Lineweaver-Burk函数计算得到静态猝灭速率常数K_q随温度升高而减小,即该复合物在温度升高时变得不稳定。(3)利用等式lg[(F₀-F)/F]=lgK₀＋nlgc_Q得到两者结合常数可达103 L·mol-1以上,结合位点数近似为1,且随着温度增加表观结合常数变小。(4)不同温度下Van’t-Hoff方程计算得到ΔH,ΔS,ΔG都小于0,则该相互作用能自发进行且氢键和范德华力是其主要的相互作用力。(5)圆二色谱测得BSA与Rub结合后二级结构中α-螺旋含量由29.4%降至20.2%;β-折叠由39.9%上升到50.7%;β-转角由6.5%下降到3.5%;无规则卷曲由24.2%上升到25.6%。(6)分子对接发现Rub结合点位于 BSA中由Arg458,Asp108,Glu424和Ser428等氨基酸形成的口袋内,与Arg458有范德华力作用,与Arg144形成分子内氢键,影响到Trp213微环境。     

多光谱技术结合分子模拟研究头孢唑林和头孢曲松与人血清白蛋白的相互作用

头孢唑林(CFZ)属第一代β-内酰胺类半合成头孢菌素,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抗菌作用。头孢曲松(CRO)属第三代β-内酰胺类广谱抗生素,对敏感致病菌导致的疾病及手术后期感染预防有一定作用。人血清白蛋白(HSA)作为生物体内循环系统中含量最丰富的蛋白质,可以与多种内源性和外源性化合物可逆性结合,起到储存和转运的作用。因此,研究CFZ和CRO与HSA的相互作用对了解CFZ和CRO的药代动力学行为具有重要意义。在模拟生理条件下,采用多种光谱法和分子对接技术研究CFZ和CRO与HSA的相互作用。结果表明,在298和310 K条件下,CFZ和CRO与HSA分别形成复合物导致内源荧光猝灭,猝灭机制均为静态猝灭。在消除内滤光影响下,HSA-CFZ和HSA-CRO体系的猝灭常数(K_SV)和结合常数(K_a)均随着温度的升高而降低,结合位点数约为1。根据Fster能量转移定律,CFZ和CRO与HSA结合距离分别为2.41和1.40 nm。希尔系数(n_H)值小于1,表明CFZ和CRO分别与HSA结合后存在药物间负协同作用。热力学参数(ΔH_HSA-CFZ=-22.67 kJ·mol-1, ΔH_HSA-CRO=-39.56 kJ·mol-1, ΔS_HSA-CFZ=-4.90 J·mol-1·K-1, ΔS_HSA-CRO=-37.28 J·mol-1·K-1) 揭示,CFZ和CRO能自发地通过氢键和范德华力与HSA相结合。三维荧光光谱和圆二色谱法(CD)显示CFZ和CRO使HSA的微环境和构象发生改变。分子对接技术显示CFZ和CRO均结合在HSA的site Ⅰ结合位点上,与取代实验结果一致。本研究有助于了解CFZ和CRO在机体内的作用机制及对HSA结构和功能的影响。     

光谱法和分子对接方法研究罗利环素与人血清白蛋白的相互作用

在模拟人体生理条件下,应用多光谱法和分子对接技术对罗利环素(RTC)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用进行了研究。实验通过消除内滤光来提高荧光数据的准确性。此外,荧光光谱和紫外光谱的结果表明RTC与HSA的猝灭方式是静态猝灭,且在298和310 K温度下的结合位点数分别为1.09和0.95。在两个不同温度下的结合常数分别为K_{298 K}=3.13×105 L·mol-1和K_{310 K}=0.70×105 L·mol-1。根据热力学参数的计算结果可知,RTC与HSA的结合作用力主要是氢键和范德华力。取代实验表明,RTC在HSA的Site Ⅰ,ⅡA子域上有一个结合位点。根据非辐射能量转移理论得到的RTC和HSA氨基酸残基间的结合距离为2.59 nm。三维荧光光谱表明RTC和HSA的相互作用改变了蛋白质的构象。此外,采用傅里叶变换红外光谱法对RTC与HSA作用前后HSA二级结构的变化进行了定量分析,结果表明,α-螺旋结构含量降低了8.4%,β-折叠含量从30.3%增加到31.4%,β-转角也从15.6%增加到了16.1%。分子对接进一步显示RTC通过氢键、疏水作用力、极性键等多种作用力与HSA的ⅡA子域上氨基酸残基相互作用。实验结果有助于从分子水平研究RTC和HSA的相互作用。     

多光谱法和分子对接模拟法研究黄腐植酸和牛血清白蛋白的相互作用

在模拟生理环境中,使用荧光光谱法、紫外光谱法、圆二色谱法、同步荧光光谱法、三维荧光光谱法与分子对接模拟法研究黄腐植酸和牛血清白蛋白(BSA)之间相互作用。在荧光光谱法研究中,经Stern-Volmer方程计算得到298,303和308 K温度下的动态荧光猝灭速率常数K_q和猝灭常数,证明BSA与黄腐殖酸(FA)相互作用的猝灭过程为静态猝灭;同时根据计算得出的结合位点数n都在1附近,FA与BSA体系相互作用比为1∶1;利用静态猝灭双对数方程计算三个温度下的热力学参数,焓变ΔH<0,熵变ΔS＜0,得出结论,FA与BSA之间的主要作用力为氢键和范德华力;ΔG＜0,说明作用过程为自发过程。采用Förster’s偶极-偶极非辐射能量转移理论,计算出结合距离r=6.340 nm,表明BSA与FA之间存在非辐射能量转移。分子对接模拟结果表明FA与BSA残基的结合作用力具有氢键和范德华力,同时二者之间还存在疏水作用力,多种力共同作用使FA与BSA能够稳定结合。通过对FA与BSA相互作用的紫外-可见吸收光谱分析,发现BSA最大吸收峰发生了较为明显的红移,表明FA使BSA的二级结构发生改变。通过研究FA与BSA相互作用的同步荧光光谱,得到FA使BSA中的色氨酸（Trp）残基周围的微环境极性增强,疏水性减弱,亲水性增强,使BSA的蛋白质构象发生了一定程度的改变。通过研究FA与BSA相互作用的三维荧光光谱,峰1（peak 1）与峰2（peak 2）的最大发射波长峰都发生了红移,证明FA与BSA发生了相互作用,FA使BSA周围环境的极性增大,疏水性减小,亲水性增加,BSA蛋白质构象发生变化。最后采用圆二色谱法进行分析,利用软件计算得出该实验相互作用体系下α-螺旋（α-Helix）减少2.3％、β-折叠（β-sheet）增加7.7％、β-转角（β-Turn）增加0.6％和无规则结构（Random coil）含量减少1.2％,β-折叠（β-sheet）含量增加最为明显, 强有力地说明了FA使BSA结构发生了改变。     

多光谱法和分子对接研究α-熊果苷与人血清白蛋白的相互作用

α-熊果苷是一种能够止咳平喘的植物提取物,有关它与蛋白质的相互作用及作用机理报道较少。应用光谱学与分子对接技术研究了在不同条件下α-熊果苷与人血清白蛋白（HSA）的相互作用。研究结果显示：随着α-熊果苷浓度的增大,HSA荧光强度得到了显著增强并且荧光光谱发生了蓝移。利用荧光增敏的各种有关方程求得了α-熊果苷在不同温度下与HSA作用的结合常数, 通过范特霍夫方程计算HSA与α-熊果苷相互作用过程中的ΔH=-23.29 kJ·mol-1和ΔS=40.96 J·mol-1·K-1,说明α-熊果苷与HSA之间的主要作用力是氢键和疏水作用力。通过紫外吸收光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱等光谱学方法研究发现α-熊果苷使HSA的构象发生改变。通过HSA与α-熊果苷作用前后圆二色二级结构的定量分析可得知,HSA与α-熊果苷复合物的形成使蛋白质螺旋稳定性降低。最后应用分子对接实验,验证了α-熊果苷与HSA间的相互作用位点在HSA的siteⅡ（亚域ⅢA）,α-熊果苷能通过氢键和疏水作用力等多种作用力很好的结合在亚域ⅢA的疏水腔中。从实验中获得的数据能够阐明α-熊果苷对HSA的作用机制,同时能够有助于理解α-熊果苷在人体的储藏运输过程中对蛋白质功能的影响。     

两种肉桂酸肟酯衍生物的合成及其与人血清白蛋白的结合

以间甲氧基肉桂酸、对位取代的苯甲醛为原料,设计合成了2种未见报道的肉桂酸肟酯类衍生物,并用MS、IR、1H NMR、13C NMR进行结构表征。采用分子对接技术和荧光光谱法、紫外-可见光谱法、位点竞争法研究了2种衍生物分别和人血清白蛋白(HSA)相结合的机理。通过Stern-Volmer方程等处理荧光猝灭相关数据得到了衍生物与HSA相互作用的结合常数和热力学参数。结合紫外-可见光谱对两种衍生物与HSA的相互作用进行了进一步的分析,结果表明在体外生理条件下,衍生物都可以与HSA结合,对HSA内源荧光产生静态猝灭并对其构象产生影响,其主要的结合力为氢键和范德华力。位点竞争实验表明衍生物与HSA相互作用都发生在Sudlow site 1(亚域ⅡA)处。以上实验结果均验证了分子模拟对实验的预测。     

多西环素与人血清白蛋白相互作用的研究

将经典光谱法与内滤光校正、取代实验和分子对接等技术相结合,较全面地研究了多西环素(DC)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。通过荧光猝灭实验测得在298和310 K时,DC与HSA的结合常数分别为2.73×105和0.74×105 L·mol-1,二者有一个结合位点,表明DC与HSA间具有较强的结合作用,属于静态猝灭。根据Vant’Hoff公式计算的热力学参数(ΔH=-83.55 kJ·mol-1,ΔS=-176.31 J·mol-1·K-1)表明,两者间主要作用力为氢键和范德华力。根据Fster能量转移定律求得DC与HSA的Trp-214之间的结合距离为4.98 nm。取代反应结果表明,DC键合在HSA的亚域IIA内。三维荧光光谱结果显示,DC使HSA疏水性增加,改变了HSA的构象。DC与HSA作用前后红外光谱二级结构的定量分析结果表明,DC能使HSA结构松散。分子对接技术进一步表明DC通过氢键和范德华力等键合在HSA的亚域IIA疏水腔中,结合距离与光谱法计算结果相近。实验结果为研究药物小分子与人血清白蛋白的相互作用提供了理论依据和可靠数据。     

光谱法和分子对接模拟技术研究左氧氟沙星与人血清白蛋白的相互作用

左氧氟沙星(LVFX)是临床上普遍使用的一种抗生素,对革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌引起的各种感染都有一定的作用。人血清白蛋白(HSA)是血液循环系统中最丰富的运输蛋白,能与多种内源及外源性物质结合,起着储存和转运的作用。因此详细研究LVFX与HSA间的相互作用对了解LVFX的药代动力学行为具有重要意义。运用光谱法和分子对接模拟技术研究左氧氟沙星和人血清白蛋白的相互作用。结果表明,LVFX对HSA的荧光淬灭作用为形成复合物导致的静态猝灭,结合常数为9.44×104 L·mol-1 (294 K)和2.72×104 L·mol-1 (310 K),结合位点数均为1,两者间的主要作用力为氢键和范德华力。取代实验表明,LVFX在HSA的Site Ⅰ,ⅡA 子域上有一个结合位点。根据Frster理论得到的LVFX和色氨酸(Trp)残基间的结合距离为3.66 nm,这一结果与分子对接模拟技术得到的结果相一致。紫外差谱,三维荧光光谱和红外光谱都进一步表明LVFX能够改变HSA的结构。采用傅里叶变换红外光谱法对LVFX与HSA作用前后HSA二级结构的变化进行了定量分析,结果表明,当加入LVFX后HSA的α-螺旋结构有所降低,β-折叠结构、β-转角结构和无规则卷曲有所上升,说明LVFX能使HSA的二级结构变得松散。     

荧光光谱法结合分子对接研究人血清白蛋白 对齐墩果酸与熊果酸的异构体识别作用

五环三萜化合物齐墩果酸(OA)与熊果酸(UA)为同分异构体,具有相似的理化性质和稍有差异的药理活性。目前人们主要采用各种色谱、质谱类方法实现对OA与UA的异构体识别,未见使用荧光光谱法的报道。提出了一种使用荧光猝灭法实现对OA与UA异构体识别的方法。首先考察了两种常见的血清蛋白-牛血清白蛋白(BSA)与人血清白蛋白(HSA)同OA与UA的作用情况,结果表明OA与UA均可有效地猝灭BSA与HSA的荧光发射。对所得荧光猝灭数据计算可知OA,UA与BSA,HSA作用的双分子猝灭速率常数(K_q)均远大于生物大分子荧光猝灭所观察到的最大散射碰撞速率常数2.0×1010 L·(mol·s)-1,说明猝灭类型均为静态猝灭,即OA与UA均是通过与BSA及HSA形成稳定复合物方式实现荧光猝灭的。应用双对数方程对所得荧光猝灭数据计算可知OA,UA与BSA,HSA所形成的复合物中结合位点数在0.90～1.26之间,说明所形成的复合物为1∶1型。BSA与OA,UA所形成复合物的表观结合常数(K_A)为同一数量级,相差不大,但是HSA与OA,UA所形成复合物的K_A差别很大,HSA-UA复合物的KA比HSA-OA复合物高124.91倍,表明HSA-UA复合物的稳定性更强。同步荧光实验结果显示,OA与UA的加入对于HSA波长差(Δλ)为60 nm同步荧光光谱的影响大于Δλ为15 nm的同步荧光光谱,由此可以说明OA与UA在HSA上的结合位点可能位于Trp残基附近。分子对接模拟计算结果表明OA与UA均对接在HSA结构中一个疏水性空腔中,主客体之间存在强烈的氢键与疏水作用。OA同Arg218,His242,Pro447等残基间存在氢键作用,键长分别为2.95,2.97与3.17 Å,此外还与Lys195,Lys199,Trp214,Arg222,Leu238,Asp451和Tyr452等七个氨基酸残基间存在疏水作用。UA同Trp214,Arg218和Lys444等残基存在氢键作用,键长分别为3.01,2.88与2.65 Å,此外还与Leu198,Gln221,Arg222,Asn295,Val343,Pro447,Cys448,Asp451和Val455等9个氨基酸残基间存在疏水作用。由于UA同HSA作用位点数目多于OA,说明UA与HSA疏水性空腔的空间匹配程度更高。因此,认为HSA-UA与HSA-OA复合物间稳定性差异是HSA实现对OA与UA异构体识别的原因。     

光谱法联合分子对接和等温滴定微量热法研究全氟壬酸与人血清白蛋白的相互作用

全氟壬酸(PFNA)是在血清中检测到第三多的全氟烷酸类(PFAAs)新型有毒环境污染物。目前PFNA对人血清白蛋白(HSA)结构甚至是功能的影响还处于起步阶段,借助于多光谱、分子对接和等温滴定微量热(ITC)技术研究了PFNA和HSA相互作用的结合机理。所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。荧光结果表明PFNA通过动静态猝灭方式可以猝灭HSA的内源荧光。取代实验和分子对接结果表明,PFNA主要通过极性键、疏水力和卤素键键合在HSA亚域ⅡA疏水腔中,最佳对接自由能为-26.54 kJ·mol-1,表明PFNA分子与HSA有较大的结合亲和力。ITC表明两者的结合属于两类结合位点模型并给出了相应的热力学参数：第一类结合位点有较大的亲和力,属于焓驱动,静电力和卤键作为主要驱动力;第二类结合位点亲和力较小,主要驱动力是疏水力。三维荧光光谱揭示PFNA与HSA生成复合物后,可以改变HSA的构象,引起Trp和Tyr残基微环境疏水性增强。圆二色谱(CD)定量测定了HSA与PFNA作用前后的二级结构含量：α-螺旋、β-折叠和β-转角含量分别降低14.3%,5.3%和3.5%,无规卷曲含量从14.4%增加到37.5%。以上结果表明,PFNA与HSA的结合可以改变HSA的二级结构,进而可能影响HSA的生理功能。结果阐述了PFNA与HSA相互作用机理,并且为PFNA在体内的运输和分配提供了可靠的生物物理和生物化学的相关依据。     

In-Silico Study on the Interaction of Saffron Ligands and Beta-Lactoglobulin by Molecular Dynamics and Molecular Docking Approach

Safranal, crocetin, and dimethylcrocetin are secondary metabolites found in saffron and have a wide range of biological activities. An investigation of their interaction with a transport protein, such as β-lactoglobulin (β-lg), at the atomic level could be a valuable factor in controlling their transport to biological sites. The interaction of these ligands and β-lg as a transport protein was investigated using molecular docking and molecular dynamics (MD) simulation methods. The molecular docking results showed that safranal and crocetin bind on the surface of β-lg. However, dimethylcrocetin binds in the internal cavity of β-lg. The β-lg affinity for binding saffron ligands decreases in the following order: crocetin > dimethylcrocetin > safranal. The analysis of MD simulation trajectories showed that the β-lg and β-lg–ligand complexes became stable at approximately 3000 ps and that there was little conformational change in the β-lg–safranal and β-lg–dimethylcrocetin complexes over a 10-ns timescale. In addition, the profiles of atomic fluctuations showed the rigidity of the ligand binding site during the simulation time.     

光谱法和分子对接法研究和比较两种全氟羧酸与人血清白蛋白的结合模式

全氟羧酸(PFCAs)由于具有既亲水又疏水的表面活性剂特性,被广泛应用于工业和生活产品中。全氟十一酸(PFUnA)和全氟十三酸(PFTriA)是长链PFCAs类的典型代表,但近年来它们越来越频繁的在人体中检测到,并且发现表现出内分泌干扰效应、发育毒性和致畸性。本文以光谱学和分子对接为基础,探索PFUnA和PFTriA与人体最丰富的蛋白人血清白蛋白(HSA)的结合模式。结果表明,PFUnA和PFTriA均通过动静态猝灭过程猝灭HSA的内源荧光,与HSA只有一个强亲和位点,且PFUnA与HSA的结合比PFTriA更紧密。根据热力学计算结果,可知PFUnA与HSA结合的焓变、熵变分别为-26.32 kJ·mol-1和21.76 J·mol-1·K-1,其结合作用主要依靠静电引力,而PFTriA主要通过范德华力和卤键与HSA结合,是放热熵减过程,其焓变和熵变分别为-39.69 kJ·mol-1和-25.66 J·mol-1·K-1。计算得到的结合距离(r<8 nm)显示从HSA到PFUnA和PFTriA发生了非辐射能量转移。三维荧光光谱和圆二色谱表明,PFUnA和PFTriA与HSA的结合不仅可以改变HSA的构象和微环境,还可以引起α-螺旋稳定性降低。取代实验和分子对接进一步显示PFUnA 和PFTriA通过极性键、疏水作用力和卤键等与HSA的亚域ⅡA疏水腔有高亲和性,且荧光团Trp残基处于结合位置中,进一步证明PFUnA和PFTriA可以猝灭HSA的荧光。本文研究结果为阐明长链PFCAs在机体内与血清蛋白的结合机理提供了完整可靠的数据,并为长链PFCAs的毒性评价和毒理学研究提供了理论依据。     

多光谱法和分子模拟技术研究氟罗沙星与人血清白蛋白的相互作用

氟罗沙星(FLRX) 是一种含氟喹诺酮类抗菌素,有关它对人血清白蛋白(HSA)的影响及作用机理,特别是对HSA二级结构的影响及内滤光(影响荧光数据的准确性)校正的研究报道较少。采用多光谱法和分子模拟技术探究了FLRX 与HSA的相互作用。荧光光谱结果表明,FLRX对HSA的猝灭是由于形成结合常数在105 L·mol-1水平上的1∶1 FLRX-HSA基态复合物引起的静态猝灭作用。由Van’t Hoff方程确定的FLRX与HSA结合过程中的ΔH=-107.99 kJ·mol-1和ΔS=-240.99 J·mol-1·K-1,表明FLRX与HSA之间的主要作用力是氢键和范德华力。同步荧光光谱、红外光谱和三维荧光光谱结果表明,静态猝灭过程所产生的中间复合物使HSA的构象发生改变。通过对HSA与FLRX作用前后红外光谱酰胺Ⅰ带进行傅里叶去卷积和分峰拟合,获得代表HSA二级结构的不同子峰,对各子峰进行二级结构归属,根据各子峰的积分面积计算出各二级结构的相对百分含量。结果表明：FLRX与HSA结合后,α-螺旋从51.5%减小到33.2%,β-折叠从30.3%减小到20.7%,β-转角从15.6%增加到33.6%。取代实验显示FLRX与HSA的结合位点在HSA的site Ⅰ(亚域ⅡA)。分子对接实验结果表明,FLRX可以通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力很好的结合在亚域ⅡA的疏水腔中。实验获得的可信数据将有助于阐明FLRX与HSA的作用机制,也有助于理解FLRX在储运过程中对蛋白质功能的影响。     

同步荧光光谱法结合分子对接研究金雀花碱与牛血清白蛋白间相互作用

金雀花碱(Cy)是一种生物碱,主要存在于豆科毒豆属植物种子中。Cy具有较强的生物活性,特别是作为戒烟药物已得到广泛应用。在模拟生理条件下,应用荧光光谱法研究了Cy同牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用以及Cy猝灭BSA荧光发射的机理。详细考查了水浴温度、水浴时间以及溶液pH等因素对荧光猝灭的影响,并且通过Stem-Volmer方程计算了Cy与BSA间的结合类型、结合位点数目以及结合常数。结果表明,Cy与BSA可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物,其结合常数为5.6×103,其猝灭类型为静态猝灭。同步荧光光谱研究结果表明,Cy的结合主要影响BSA 的Trp残基的荧光发射。进一步应用分子对接研究表明,氢键与疏水作用是Cy与BSA形成复合物的主要推动力。Cy与BSA中Trp213及其周围的氨基酸残基间存在氢键与疏水作用,这种作用将改变Trp213所处微环境的疏水情况,从而导致BSA的荧光发生猝灭。